基于Fluent的MIG焊接电弧及熔滴过渡行为的模拟研究

发布时间：2023-12-02 11:27

　　MIG焊接因其高效率、适用范围广等优势成为工业焊接方法的首选,改善MIG焊接的工艺特性是提高焊接质量的重要方向,通过模拟的方式取代传统重复大量的焊接试验,从而进行参数和工艺的优化。这一技术越来越受到重视。另一方面,焊接的效率和质量,直接受到焊接过程中电弧的特性及熔滴过渡的优劣的影响,研究焊接电弧及熔滴过渡行为日益重要。本文运用Fluent软件分别对氩气和氦气保护下的MIG焊焊接电弧进行了模拟,在模拟过程中通过设置合理的边界条件,模拟结果可以达到很高的精确度,不存在软件测量过程中的误差,而且结果可以得到电弧的温度场、等离子体流场等多种变量,便于进行多角度的分析,且可以对这两种气体保护下的电弧行为进行对比分析。本文根据实际焊接过程的实验条件,在考虑计算过程中,先忽略熔滴过渡和鞘层对电弧的影响,建立符合条件的二维轴对称的电弧数学模型,通过三大流体方程和麦克斯韦方程组的有效结合,在等离子体相关知识的基础上,设定合理的边界条件,选取合理的计算方法,模拟了有无辐射和不同电流下的氩气和氦气电弧。氩气和氦气保护下的MIG焊电弧模拟的结果表明:在考虑辐射的情况下,电弧温度会有明显的下降,电弧弧态发生收缩...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及其意义
    1.2 焊接数值模拟的发展
    1.3 研究内容及意义
第二章 焊接数值模拟理论基础
    2.1 电弧基础及其研究进展
    2.2 熔滴过渡理论及其研究进展
        2.2.1 静力平衡理论(SFBM)
        2.2.2 电磁收缩不稳定理论(PIT)
        2.2.3 质量—弹簧理论
        2.2.4 能量最小理论
        2.2.5 流体力学理论
    2.3 数值模拟方法及软件介绍
        2.3.1 Gambit介绍
        2.3.2 Fluent介绍
        2.3.3 Tecplot介绍
    2.4 光谱简介
    2.5 小结
第三章 电弧模型的建立
    3.1 数学模型
    3.2 基本假设
    3.3 控制方程组
    3.4 边界条件
    3.5 计算参数
    3.6 焊接参数
    3.7 小结
第四章 电弧模拟计算结果分析与光谱分析
    4.1 辐射对温度场的影响
    4.2 电流大小对温度场的影响
    4.3 等离子体流速分布与气体保护机制
    4.4 铁蒸汽摩尔分布
    4.5 焊接电弧的光谱分析
        4.5.1 介绍
        4.5.2 结果分析
    4.6 小结
第五章 熔滴过渡模型建立及其结果
    5.1 基本假设与控制方程
        5.1.1 基本假设
        5.1.2 控制方程
        5.1.3 关于流体体积函数(VOF)
        5.1.4 主要参数
    5.2 熔滴过渡模型的建立及网格划分
    5.3 熔滴受力分析
    5.4 结果讨论与分析
    5.5 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3869575